DE3844663A1

DE3844663A1 - System for monitoring and/or controlling rail-borne traffic

Info

Publication number: DE3844663A1
Application number: DE19883844663
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Strabag Bau AG
Current assignee: Strabag Bau AG
Priority date: 1988-05-04
Filing date: 1988-05-04
Publication date: 1990-06-28

Abstract

System for monitoring the sleepers (13) of a track (10) for vehicles, in which the sleepers (13) are equipped with fibre-optic sensors (33) which are influenced by the effect of pressure or by bending stress and are connected to optical waveguides (34) for transmitting visual signals. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen der Schwellen eines Gleises für Fahrzeuge.The invention relates to a device for monitoring the thresholds of a track for vehicles.

Um einen sicheren Betrieb der Schienenbahnen zu gewähr leisten, muß der Bahnkörper in regelmäßigen Abständen auf Beschädigungen und Veränderungen kontrolliert werden. Die Schwellen des Eisenbahngleises, die insbesondere auf Druck und Biegung beansprucht werden, erleiden Ver formungen, beispielsweise bleibende Durchbiegungen, Längenänderungen oder Risse, die die einwandfreie Funk tion der Schwellen in Frage stellen.To ensure the safe operation of the railways the web body must perform at regular intervals checked for damage and changes. The sleepers of the railroad track, in particular are subjected to pressure and bending, Ver formations, for example permanent deflections, Changes in length or cracks that the flawless radio question the thresholds.

Die Zunahme des schienengebundenen Verkehrs und die Entwicklung der sogenannten Hochgeschwindigkeitszüge erfordern neben verbesserten Werkstoffen für die Gleis körper auch erhöhte Sicherheits- und Kontrollmaßnahmen, um eine Gefährdung des Schienenverkehrs zu verringern. Zu diesem Zwecke sind sowohl Gleisober- als auch Gleis unterbau in bestimmten Intervallen zu kontrollieren und instandzusetzen. Der Oberbau wird durch regelmäßige Kontrollgänge in bestimmten Abschnitten auf Beschädi gungen und Veränderungen untersucht und ggf. instand gesetzt. The increase in rail traffic and the Development of the so-called high-speed trains require, in addition to improved materials for the track body also increased security and control measures, to reduce the risk to rail traffic. For this purpose, both track top and track are control the substructure at certain intervals and repair. The superstructure is regular Inspections in certain sections for damage conditions and changes examined and repaired if necessary set.

Die Kontrolle der Gleisanlagen durch Gleiskontrolläufer erweist sich als sehr personal- und kostenintensiv, während eine elektrische oder magnetische Kontrolle der Gleiskörper starken Störeinflüssen unterworfen ist. Da im modernen Eisenbahnverkehr überwiegend elektrische Antriebe verwendet werden, die auf der Strecke elektrische und magnetische Störfelder erzeugen können, sind auf wendige Schutzmaßnahmen für die Steuerstromkreise und ihre Organge notwendig. Außerdem sind die elektrischen Schalteinrichtungen der Steuerkreise nicht unempfindlich gegen extrem hohe und tiefe Temperaturen, die im Sommer und Winter an der Strecke auftreten können.The control of the track systems by track checkers proves to be very personnel and cost intensive, while an electrical or magnetic control of the Track body is subject to strong interference. Because in modern rail traffic predominantly electrical Drives are used that are electrical on the route and can generate magnetic interference fields manoeuvrable protective measures for the control circuits and their organs necessary. In addition, the electrical Switching devices of the control circuits are not insensitive against extremely high and low temperatures in summer and winter can occur along the route.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Schwellen eines Bahnkörpers sicher und genau ohne großen Meßaufwand überwacht werden können.The invention has for its object a device of the type mentioned at the beginning with which the Thresholds of a web body safely and precisely without large Measurement effort can be monitored.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schwellen mit faseroptischen Sensoren versehen sind, die durch Druckeinwirkung oder Biegebeanspruchung beein flußt werden und an Lichtwellenleiter zur Übertragung optischer Signale angeschlossen sind.This object is achieved with the invention in that the sleepers are equipped with fiber optic sensors, which are affected by pressure or bending stress be flowed and to optical fibers for transmission optical signals are connected.

Um die mechanische Beanspruchung der Schwellen zu über wachen, ist es zweckmäßig, wenn als Lichtwellenleiter aus gebildete faseroptische Sensoren an den Schwellen in deren Längsrichtung angeordnet und mindestens auf einem Teil von deren Länge mit diesen verbunden sind. Verformungen der Schwellen, beispielsweise Durchbiegungen, erzeugen dann Längenänderungen der an den Schwellen befestigten Lichtwellenleiter, die eine Änderung der Dämpfung des in den Sensor eingestrahlten Lichtes zur Folge haben, die als Maß für die Durchbiegung ausgewertet werden kann. Je nach Art der zu überwachenden Schwellen, die aus Holz, Stahlbeton, Stahl oder Kunststoff bestehen können, ist es möglich, die als Lichtwellenleiter ausgebildeten faser optischen Sensoren außen an den Schwellen anzukleben oder im Inneren der Schwellen einzubetten. Hierbei können die Lichtwellensensoren auch in die Bewehrungseinlagen der Schwellen integriert werden, was dann besonders zweckmäßig ist, wenn als Bewehrungselemente in geeignete Kunststoffe eingebettete Glasfaserbündel verwendet werden, deren E-Modul dem Elastizitätsmodul des Lichtwellenleiters wenigstens annähernd entspricht.To overstress the mechanical stress on the sleepers guard, it is useful if out as an optical fiber formed fiber optic sensors at the sleepers in arranged in the longitudinal direction and at least on one Part of their length is connected to them. Deformations the thresholds, for example, deflections then changes in length of those attached to the sleepers Optical fiber, which is a change in the attenuation of the result in light radiated into the sensor which can be evaluated as a measure of the deflection. Each according to the type of sleepers to be monitored, which are made of wood, It can be made of reinforced concrete, steel or plastic possible, the fiber designed as an optical fiber stick optical sensors on the outside of the sleepers or to embed inside the sleepers. Here, the Light wave sensors also in the reinforcement inserts of the Thresholds are integrated, which is particularly useful is when as reinforcement elements in suitable plastics embedded fiber optic bundles are used, their modulus of elasticity at least the modulus of elasticity of the optical waveguide approximately corresponds.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Beispielen näher erläutert sind. Es zeigt:Further features and advantages of the invention result from the following description and the drawing, in the preferred embodiments of the invention Examples are explained in more detail. It shows:

Fig. 1 das Gleis einer Eisenbahnlinie im Bereich einer Blockstrecke mit zwei Ausführungsformen der Erfindung in einer Draufsicht und Fig. 1 shows the track of a railway line in the area of a block section with two embodiments of the invention in a plan view and

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in beiden Ausführungsformen in einem Quer schnitt nach Linie II-II. Fig. 2 shows the subject of Fig. 1 in both embodiments in a cross section along line II-II.

In den Zeichnungen ist mit 10 das Gleis einer Eisenbahn des öffentlichen Verkehrs bezeichnet, welches mehrere Blockstrecken durchläuft, von denen in Fig. 1 nur eine angedeutet ist. Das Gleis 10 ist wie üblich aus Schienen 12 und Schwellen 13 aufgebaut, die im Längs abstand voneinander angeordnet und in einem nicht näher dargestellten Schotterbett verlegt oder auf einer anderen Unterlage, beispielsweise auf Brückenträgern, befestigt sind.In the drawings, 10 denotes the track of a public transport railway which passes through several block sections, only one of which is indicated in FIG. 1. The track 10 is constructed, as usual, from rails 12 and sleepers 13 , which are arranged at a distance from one another in the longitudinal direction and laid in a ballast bed (not shown in more detail) or fastened on another base, for example on bridge girders.

Um die Biegebeanspruchungen der Schwellen 13 durch den über das Gleis 10 fahrenden Zug festzustellen, sind faseroptische Überwachungssysteme 31 und 32 vorgesehen.In order to determine the bending stresses of the sleepers 13 due to the train traveling over the track 10 , fiber-optic monitoring systems 31 and 32 are provided.

Bei einer ersten Ausführungsform des Überwachungssystems, die mit der Bezugsziffer 31 gekennzeichnet ist, ist ein als Dehnungssensor 33 ausgebildeter Lichtwellenleiter in einer Schleife im Bereich der Zugzone durch die Schwelle 13 geführt, die hier als Betonschwelle ausgebildet ist. Alle Dehnungssensoren 33, welche die Schwellen 13 überwachen, sind an einen Übertragungslichtwellenleiter 34 ange schlossen, welcher das von einem Sender kommende, eingekoppelte Licht I ₀ zu einem nicht näher darge stellten Empfänger weiterleitet, in dem die Dämpfungs unterschiede registriert werden, die infolge der Durch biegung der Schwellen unter Last in den Dehnungssensoren 33 hervorgerufen werden.In a first embodiment of the monitoring system, which is identified by reference number 31 , an optical waveguide designed as a strain sensor 33 is guided in a loop in the region of the draft zone through the threshold 13 , which is designed here as a concrete threshold. All the strain sensors 33, which monitor the thresholds 13, are connected to a transmission optical fiber 34 is included, which the light coming from a transmitter, coupled light I ₀ at an unspecified Darge presented recipient forwards, are registered in the attenuation differences, as a result of the through Bending of the thresholds under load in the strain sensors 33 are caused.

Bei einer in den Fig. 1 und 2 dargestellten zweiten Ausführungsform 32 des faseroptischen Überwachungssystems wird ein Teil eines jeden Primärlichtstrahles I ₀ durch teildurchlässige Spiegel 35 in jeweils einen Dehnungs sensor ausgekoppelt, der im Bereich der Zugzone an der Schwelle 13 befestigt ist und dessen Kernfaser am Ende verspiegelt ist. An diesem Endspiegel 37 wird der ausgespiegelte Lichtwellenteil reflektiert und gelangt über den Spiegel in den Übertragungslichtwellenleiter zurück, wobei die ausgekoppelten Lichtstrahlen I _A einem Empfänger zugeführt und dann ausgewertet werden.In a second embodiment 32 of the fiber-optic monitoring system shown in FIGS. 1 and 2, a part of each primary light beam I ₀ is coupled out through partially transparent mirrors 35 in each case a strain sensor which is fastened to the threshold 13 in the region of the pull zone and whose core fiber is on End is mirrored. The mirrored-out light wave part is reflected at this end mirror 37 and returns via the mirror to the transmission light waveguide, the outcoupled light beams I _{A being} fed to a receiver and then being evaluated.

Auch bei diesem faseroptischen Überwachungssystem ist die Änderung der Dämpfung im Dehnungssensor ein Maß für die Biegebeanspruchung der Schwellen 13.In this fiber-optic monitoring system too, the change in damping in the strain sensor is a measure of the bending stress of the sleepers 13 .

Wenn ein Schienenfahrzeug 14 mit seinen Rädern 28 über die Schiene 12 rollt und die Schwelle 13 erreicht, wird die Schwelle 13 auf Druck und/oder Biegung beansprucht. Hierdurch wird der an der Schwelle 13 angeordnete Lichtwellenleiter sensor 33 verformt, insbesondere gedehnt, gestaucht oder verbogen.When a rail vehicle 14 rolls with its wheels 28 over the rail 12 and reaches the threshold 13 , the threshold 13 is subjected to pressure and / or bending. As a result, the optical waveguide sensor 33 arranged on the threshold 13 is deformed, in particular stretched, compressed or bent.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und be schriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind mehrere Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die Dehnungssensoren auch außen an den Schwellen aufge klebt sein oder im Inneren der Bewehrungselemente ange ordnet werden, wenn die Schwellen beispielsweise vorge spannte Betonschwellen sind. Insbesondere dann, wenn die Bewehrungselemente der Schwellen aus Faserverbundwerk stoffen, beispielsweise in Kunststoff eingebetteten Glas fasern, bestehen, ist es zweckmäßig, die Dehnungssensoren in die Bewehrungselemente zu integrieren. Ferner ist es mög lich, die Druck- oder Biegesensoren anders auszubilden, wenn sich hierfür im Einzelfall Vorteile ergeben.The invention is not shown and be limited embodiments, but it several changes and additions are possible without to leave the scope of the invention. For example, you can the strain sensors on the outside of the sleepers sticks or is inside the reinforcement elements be classified if the thresholds, for example are tensioned concrete sleepers. Especially if the Reinforcement elements of the sleepers made of fiber composite fabrics, for example glass embedded in plastic fibers, consist, it is advisable to put the strain sensors in to integrate the reinforcement elements. It is also possible to design the pressure or bending sensors differently, if there are advantages in individual cases.

Claims

1. Device for monitoring the thresholds of a track for vehicles, characterized in that the thresholds ( 13 ) are provided with fiber optical sensors ( 33 ), which are influenced by pressure or bending stress and to optical fibers ( 34 ) for the transmission of optical signals are connected.

2. Device according to claim 1, characterized in that the fiber optic sensors ( 33 ) are optical fibers, which are arranged on the sleepers ( 13 ) in their longitudinal direction and are connected to them at least on a part of their length.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the optical waveguide sensors ( 33 ) are integrated in reinforcement inserts of the thresholds ( 13 ).

4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the optical waveguide sensors ( 33 ) are glued over the entire length of the outer surface of the support body ( 13 ).

5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a part of each primary beam ( I ₀ ) by partially transparent mirrors ( 35 ) from the transmission light waveguide ( 34 ) in each case a strain sensor ( 33 ) is coupled out in the area the pull zone of a threshold ( 13 ) is attached and which is mirrored at its end and reflects the mirrored light wave part and returns through the strain sensor ( 33 ) in the transmission light waveguide ( 34 ).